بسیاری از صنایع دنیای مدرن امروزی به طور مستقیم و یا غیر مستقیم به جوشکاری متکی است. از آسمان‌خراش‌ها گرفته تا کشتی‌ها و خودروها، بسیاری از چیزهایی که ما به آنها تکیه می‌کنیم از فلز ساخته شده‌اند. جوشکاری برای ساخت تقریباً هر چیزی از فلز مورد نیاز است و آن را به یکی از مهمترین فرآیندهای ساخت و ساز ما تبدیل می کند.
هنگامی که یک آسمان خراش باشکوه یا یک وسیله نقلیه قدیمی بی عیب و نقص توجه شما را جلب می کند، جوش ها ممکن است اولین چیزی نباشد که به ذهن شما خطور کند، اما باید باشد. هر چیزی که در زندگی روزمره خود می بینیم یا استفاده می کنیم جوش داده شده است (یا توسط تجهیزاتی ساخته شده است). جوشکاری تنها راه اتصال دو یا چند قطعه فلز به یکدیگر است تا آنها به عنوان یک قطعه عمل کنند. همچنین جوشکاری اقتصادی ترین و کارآمدترین راه برای اتصال دائمی فلزات است.
بدون جوشکاری محصولات فلزی سفارشی مانند آسمان خراش ها، اتومبیل ها، قایق ها، ماشین آلات، پل ها، هواپیماها، تانک ها و صدها هزار محصول نمی توانست وجود داشته باشد. در برخی از شکل ها یا اشکال، جوشکاری هزاران سال است که وجود داشته است و قدمت آن به عصر برنز می رسد، زمانی که ابزارهای سنگی به تدریج جای خود را به برنز دادند.
بسیاری از مردم امروز ممکن است با تکنیک جوشکاری که توسط آهنگرها استفاده می شود آشنا باشند که در آن دو قطعه فلز را تا زمانی که به رنگ قرمز روشن در می آمدند حرارت می دادند و سپس برای ایجاد یک جوش به یکدیگر می کوبیدند. این جوشکاری فورج نامیده می شد و تا قرن 19 یکی از تنها اشکال جوشکاری بود
تعدادی از تکنیک های جوشکاری پیچیده وجود دارد که می توان از بین آنها انتخاب کرد و نوع مورد استفاده در نهایت به مواد و کاربرد بستگی دارد. از آنجایی که جوشکاری به شدت بر زندگی روزمره ما تأثیر می گذارد، جوش ها به صورت بصری و/یا فیزیکی بازرسی می شوند که از مهمترین موارد پرداختی در بحث نظارت در آمادگی آزمون نظام مهندسی است . در همه موارد یک جوش قوی و بادوام یک جوش خوب محسوب می شود.
در این مطلب عوامل ایجاد یک جوش خوب از بد و همچنین مشخصه های شناسایی به تفکیک انواع روش های جوشکاری را معرفی و شرح خواهیم داد.
عوامل رایج یک جوش خوب در مقابل جوش بد
فرآیندهای مختلف جوشکاری طیف وسیعی از جوش ها را تولید می کنند. با چنین تنوع در جوش، قوانین سخت و سریعی برای تشخیص جوش خوب و بد وجود ندارد. در عوض، ما باید هر نوع جوش را جداگانه بررسی کنیم. با این حال، بدون توجه به اینکه چه فرآیندی برای ایجاد آن استفاده شده است، هنگام رمزگشایی یک جوش خوب در مقابل جوش بد، به دنبال دو چیز اصلی هستیم. برای همه جوش ها، ما به دنبال کیفیت و استحکام هستیم. این دو عامل به هم متصل نیز هستند، به این ترتیب که یک جوش با کیفیت پایین استحکام پایینی نیز خواهد داشت.
بدیهی است که یک جوش کم استحکام برای نگه داشتن قطعات فلزی به اندازه کافی ایمن نخواهد بود. فقط این موضوع را روی جوش های یک تریلر تصور کنید. همه چیز ممکن است در حین پایین کشیدن آزادراه از هم بپاشد و یک خطر جدی و یک آشفتگی گران ایجاد کند.
هر جوشکار آماتوری هنگام شروع کار این سوال را در ذهن خود دارد و همین مهارت تشخیص جوش خوب در مقابل جوش بد بسیار با اهمیت است. اگر در صنایع غذایی یا هر صنعت دیگری که دارای استانداردهای ایمنی بالا و مقررات کیفیت است، کار می کنید،اهمیت این امر دو چندان خواهد شد.
هیچ راهنمایی برای تبدیل شدن به یک جوشکار حرفه ای به شما کمک نمی کند. تمرین بهترین راه برای به دست آوردن این دانش است و به شما کمک زیادی می کند تا بین یک جوش خوب و یک جوش بد تشخیص دهید.
عوامل زیادی مانند ترک، عدم ذوب، عدم نفوذ وجود دارد که می تواند یک جوش را خوب یا بد کند.
مشکلات جوشکاری که ممکن است منجر به جوش بد شود شامل موارد زیر می شود:
1. تخلخل جوش
تخلخل جوش عمدتاً زمانی ایجاد می شود که فلز پایه با زنگ زدگی، روغن یا رنگ پوشانده شود. وجود آن مواد روی سطح مانع از نفوذ مناسب و در نتیجه جوش بد می شود. برای جلوگیری از این امر، باید از یک اکسید کننده در سیلیکون سیم مانند، آلومینیوم استفاده کرد. همچنین باید دقت شود که جریان گاز محافظ گاز در محدوده 30 تا 40 فوت مکعب در ساعت باشد.
معمولاً این نوع مشکلات در جوشکاری سیمی رخ می‌دهد که به‌عنوان جوشکاری MIG (گاز بی‌اثر فلزی) یا GMAW (جوشکاری قوس فلزی گازی) شناخته می‌شود.
2. عدم فیوژن
همجوشی ناقص یا عدم فیوژن یکی دیگر از مشکلات رایجی است که بین فلزات پایه و مهره های جوش رخ می دهد. هنگامی که دمای فلز پایه تا نقطه ذوب آن بالا نرود، منجر به همجوشی ناقص می شود. این عمدتاً ناشی از جوشکاری در زاویه نادرست است که گرما را به طور یکنواخت توزیع نمی کند.
3. پاشیدن
Weld Spatter کره های فلزات مذاب کوچکی هستند که در هنگام مایع شدن به هر چیزی می چسبند. اگر این ذره های مذاب روی شما فرود بیایند، پوست شما را می سوزانند و همچنین از بین بردن آن کار سختی خواهد بود.
پاشش می تواند به دلایل مختلفی مانند ترکیب فلز، پرکننده با کیفیت پایین، تنظیمات دستگاه جوش و حتی خود تکنیک جوشکاری ایجاد شود. یک راه حل مشترک برای همه مشکلات وجود نوارهای جوش و اسپری های ضد پاشش موجود است. بسیار ارزان است و کار خود را به خوبی انجام می دهد. به عنوان جایگزین، حتی می توانید از اسپری معمولی آشپزخانه خود برای مقابله با مشکلات پاشش جوش استفاده کنید.
پاشش عامل اصلی و شماره یک جوش بد است و به طور کلی در همه انواع جوشکاری مانند میگ جوش، جوش تیگ، جوش استیک، جوش اکسی و غیره رخ می دهد.
4. زیر برش
در آموزش جوشکاری زیر برش به شرایطی گفته می شود که فلز یا ماده پایه در جایی که قرار است مهره جوش بعدی قرار گیرد ذوب شود و در نتیجه منجر به ایجاد یک گوشه تیز شود. همچنین شرایط دیگری از زیر برش وجود دارد که در آن ضخامت فلز پایه به طور قابل توجهی در خطی که مهره جوش روی لایه نهایی فلز جوش به سطح فلز پایه متصل می شود کاهش می یابد.
5. نفوذ ناکافی
زمانی که فلز پایه به اندازه کافی تا ریشه فلز جوش پر نشده باشد و در نتیجه از طریق ضخامت اتصال گسترش نیابد نفوذ نا کافی رخ داده است. با طراحی صحیح اتصالات می توان از این نوع ناپیوستگی های جوش جلوگیری کرد.
6. عدم یکنواختی
وجود چندین بی نظمی در سراسر پروفیل یکی دیگر از ناپیوستگی های رایج جوش است. مهره جوش باید به طور یکنواخت قرار گیرد. عدم یکنواختی در جوشکاری ممکن است منجر به اتصال ضعیف تر شود و ممکن است در دراز مدت بر قطعه جوش داده شده تأثیر بگذارد. در حالت ایده آل، یک جوش باید دارای تحدب مسطح تا کمی باشد.
7. ترک خوردن
ترک خوردگی بدترین ناپیوستگی جوش در نظر گرفته می شود چرا که این امر به دستگاه جوش یا تکنیک جوشکاری بستگی ندارد. ترک خوردن با ماهیت فیزیکی فلز جوش مرتبط است. آزمایشات شیمیایی برای آزمایش اینکه آیا ماده خاص به ترک حساس است یا خیر انجام می شود.
ترک ها عمدتاً به دو نوع طبقه بندی می شوند:
ترک داغ که ناشی از دماهای بالا یا زمانی که فلز جوش در حالت انجماد است.
ترک های سرد که پس از جامد شدن فلز جوش ایجاد می شوند. ترک سرد پس از مدت زمان معینی ترک به دلیل استرس ظاهر می شود و بنابراین به عنوان ترک تاخیری نیز شناخته می شود.
فلزات جوش به همین دلیل با دقت انتخاب می شوند و همچنین تعدادی روش مانند پیش گرمایش و غیره برای به حداقل رساندن احتمال ترک خوردگی دنبال می شوند.
روش های جوشکاری
جوشکاری در بین فرآیندهای صنعتی که شامل علوم و متغیرهای بیشتری نسبت به سایر فرآیندها می شود، رتبه بالایی دارد. این را می توان با ارزیابی انواع روش های جوشکاری که در صنعت امروزی استفاده می شود، تشخیص داد.
انتخاب مناسب‌ترین روش جوشکاری، انعطاف‌پذیری جوش را افزایش می‌دهد و پایانی عاری از ایراد ایجاد می‌کند. اگرچه آزمایش برای بررسی یکپارچگی کامل یک جوش مورد نیاز است، اما شاخص های بصری وجود دارد که ممکن است نشانه های جوش بد را نشان دهد.
در ادامه به تفکیک روش های جوشکاری، مشخصه های جوش خوب و جوش بد از هم را توضیح خواهیم داد.
جوشکاری میگ
جوشکاری میگ، فرآیندی است که به احتمال زیاد در خانه از آن استفاده می کنید، زیرا رایج ترین نوع جوش است و اغلب به عنوان ساده ترین آن در نظر گرفته می شود. MIG مخفف گاز خنثی فلزی است، و جایی است که تفنگ جوشکاری یک الکترود سیم را تغذیه می کند که همچنین به عنوان ماده پرکننده برای اتصال دو قطعه فلزی عمل می کند. در بسیاری از انواع فلزات نازک مانند فولاد ضد زنگ، فولاد ملایم و آلومینیوم استفاده می شود.
کاربرد
جوشکاری MIG (گاز بی اثر فلز) پرکاربردترین و شاید راحت ترین نوع جوشکاری برای صنعت و مصارف خانگی است. این فرآیندی است که در آن یک قوس الکتریکی بین یک الکترود سیم مصرفی و قطعه کار فلزی تشکیل می‌شود. گرمای حاصل باعث ذوب شدن فلزات و به هم پیوستن آنها می شود.
مواد
ورق های فلزی و آلیاژهای نازک تر مانند فولاد نرم، فولاد ضد زنگ و همچنین آلومینیوم.
شناسایی جوش میگ خوب از بد
یک جوش خوب به راحتی قابل تشخیص است. صاف و یکنواخت بدون سرباره، ترک یا سوراخ خواهد بود. هیچ شکستگی در جوش وجود نخواهد داشت. نباید خیلی نازک باشد و نباید فرورفتگی یا دهانه ای در مهره وجود داشته باشد. برخلاف جوش TIG، هیچ الگوی در جوش MIG وجود ندارد. جوش تا حد امکان صاف است.
اگر ترک خوردگی در امتداد جوش مشاهده کردید، نشانه ضعف جوش MIG است. هر گونه عدم یکنواختی یا فرورفتگی که باعث عدم صافی مهره شود نیز نشانه بدی است. همچنین، اگر مهره خیلی نازک باشد، استحکام مناسبی نخواهد داشت.
علائم جوش بد عبارتند از عدم یکنواختی، شکستگی در وسط مهره، نازک بودن بیش از حد، و/یا عدم تغییر رنگ فلز اصلی (که باید حدود 1/8 اینچ باشد).
مشخصه های جوش کاری میگ خوب:
- صاف و یکدست
- بدون سرباره، ترک یا سوراخ
- بدون فرورفتگی یا دهانه در مهره
- صاف بدون الگو
مشخصه های جوش کاری میگ بد
- ترک خوردگی در امتداد جوش
- عدم یکنواختی و صاف بودن
- مهره نازک
- فاقد قدرت است (جوشکاری با قوس فلزی گاز)
جوشکاری استیک
جوشکاری استیک یکی از ساده ترین انواع جوشکاری است که با نام های جوشکاری قوس الکتریکی، جوشکاری قوس فلزی محافظ (SMAW)، جوشکاری قوس الکتریکی دستی (MMA of MMAW)، یا جوشکاری با قوس محافظ Flux نیز شناخته می شود.
این نوع جوشکاری به اندازه کافی همه کاره است تا با طیف وسیعی از مواد از جمله فولاد آلیاژی، فولاد کربنی، فولاد ضد زنگ، آهن، نیکل، مس و حتی آلومینیوم کار کند. جوشکاری چوبی به نام‌های جوشکاری قوس فلزی محافظ (SMAW)، جوشکاری با قوس محافظ فلزی و جوشکاری قوس فلزی دستی (MMA) نیز شناخته می‌شود.
کاربرد
جوشکاری استیک ابتدایی ترین نوع جوشکاری است و در موقعیت جوشکاری خانگی به راحتی قابل تسلط است. می توان از این نوع جوش کاری برای ساخت و ساز و تعمیرات استفاده کرد. این فرآیند از یک قوس الکتریکی با جریان الکتریکی متناوب یا مستقیم بین الکترود و فلزات مورد اتصال استفاده می کند. قطعه کار و الکترود ذوب می شوند و حوضچه جوش را تشکیل می دهند که خنک می شود و یک اتصال ایجاد می کند.
مواد
معمولاً در فولاد کربن، فولاد کم آلیاژ و بالا، فولاد ضد زنگ، چدن و چدن انعطاف پذیر استفاده می شود. گاهی اوقات روی نیکل، مس (و آلیاژهای آنها) و آلومینیوم استفاده می شود.
شناسایی جوش میگ خوب از بد
تشخیص جوش خوب در مقابل جوش بد ساده است. یک جوش استیک خوب مستقیم و یکنواخت خواهد بود. ضخامت به شدت تغییر نمی کند و قطرات پاشیدن وجود نخواهد داشت. هیچ سوراخ، شکستگی یا شکافی در مهره وجود ندارد.
اگر پاشیدگی قابل مشاهده، ترک خوردگی، زیر بریدگی، شکستگی در مهره یا عرض مهره ناسازگار وجود داشته باشد، می توانید بگویید که جوش چوبی کمتر از حد است.
علائم جوش بد استیک عبارتند از پاشیدگی، زیر برش، عدم ذوب قابل مشاهده و ترک خوردگی.
با این حال، با تمام جوش ها، آزمایش ها باید انجام شود تا نفوذ کافی تعیین شود.
مشخصه های جوش خوب استیک
- صاف و یکدست
- ضخامت ثابت
- بدون ریزش پاشش
- بدون سوراخ، شکستگی یا ترک در مهره
مشخصه های جوش بد استیک
- پاشش قابل مشاهده
- ترک خوردگی، زیر برش یا شکستگی در مهره
- عرض مهره ناسازگار است
جوش اکسی
جوش اکسی یا جوش گازی امروزه به طور معمول مورد استفاده قرار نمی گیرد. این نوع از جوشکاری که با نام های جوشکاری و برش با سوخت اکسی، جوشکاری اکسی استیلن، جوشکاری اکسی و جوشکاری گازی هم شناخته می شود، عمدتا برای تعمیر و نگهداری و برش فلز استفاده می شود؛ اگرچه برای جوشکاری قطعات ظریف آلومینیومی یا لحیم کاری فلزات نرم مانند برنز و مس نیز استفاده می شود. بنابراین، پیدا کردن تفاوت بین جوش خوب و جوش بد ممکن است کمی سخت تر باشد.
کاربرد
جوش اکسی به طور گسترده برای جوشکاری عمومی فولاد نرم استفاده نمی شود، این تکنیک شامل مخلوط کردن اکسیژن و گاز استیلن برای ایجاد شعله ای است که قادر به ذوب فولادها است. امروزه بیشتر برای کارهای تعمیر و نگهداری و برش فلزات گازی استفاده می شود.
مواد
این تکنیک معمولاً برای لحیم کاری فلزات نرمتر مانند مس و برنز یا برای جوشکاری قطعات ظریف آلومینیومی مانند لوله های تبرید استفاده می شود.
شناسایی جوش اکسی خوب از بد
نشانه های جوش اکسی استیلن خوب شامل یک مهره یکنواخت بدون سوراخ یا گلوله فلز ذوب شده است.
علائم جوش بد عبارتند از سطح زیرین جوش دارای نفوذ ناکافی است، گلبول های فلزی بیش از حد، جوش بیش از حد، جوش های کم اندازه، زیر برش، همپوشانی، همجوشی ناقص، تخلخل و/یا ترک خوردگی. رشد بیش از حد دانه یا وجود لکه های سخت را نمی توان به صورت بصری تعیین کرد.
یک جوش اکسی بی کیفیت دارای سوراخ بوده و یکنواختی ندارد. همچنین با نفوذ ناکافی قطعات کار مواجه خواهید شد. علاوه بر این، ممکن است کره های بزرگی از فلز ذوب شده روی جوش و اطراف آن وجود داشته باشد.
مشخصه های جوشکاری اکسی خوب
- مهره یکنواخت
- بدون سوراخ یا گلبول فلز ذوب شده
مشخصه های جوشکاری اکسی بد:
- سوراخ ها
- فاقد یکنواختی
- نفوذ ناکافی قطعات کار
- کره های بزرگ فلز ذوب شده در اطراف جوش
جوشکاری TIG
TIG مخفف جوشکاری با گاز بی اثر تنگستن GTAW (جوشکاری با قوس تنگستن گاز) است.
این نوع جوش سخت‌تر از جوشکاری چوبی یا MIG است و برای تولید جوش‌های با کیفیت به مهارت بسیار بیشتری نیاز دارد. این نوع جوش روی بسیاری از انواع فلزات حتی دو نوع مختلف به طور همزمان از جمله آلومینیوم، فولاد ضد زنگ، آلیاژهای مس و منیزیم استفاده می شود. با مهارت ماهر، جوش های TIG را می توان بسیار تمیز ساخت. اما اگر مهارت ندارید، در جوش های TIG شما ایرادات نشان داده می شود.
کاربرد: جوشکاری TIG (گاز بی اثر تنگستن) با جوشکاری گاز اکسی استیلن قابل مقایسه است و به تخصص بسیار بیشتری از اپراتور نیاز دارد. این یکی دیگر از فرآیندهای جوشکاری قوس الکتریکی است که از الکترود تنگستن غیر قابل مصرف برای تولید جوش استفاده می کند. برای انجام کار با کیفیت بالا در مواقعی که نیاز به یک استاندارد عالی از پرداخت است، بدون استفاده از تمیز کردن بیش از حد با سنباده زدن یا سنگ زنی استفاده می شود.
مواد
به طور معمول بر روی فولاد ضد زنگ و فلزات غیر آهنی مانند آلومینیوم، منیزیم و آلیاژهای مس استفاده می شود.
شناسايی جوش تیگ خوب از بد
نشانه های جوش بد عبارتند از فرسودگی، عدم استفاده از فلز پرکننده، مهره پهن پهن بدون الگوی مهره مشخص، مهره های نامنظم، گنجاندن تنگستن، تخلخل و/یا زیر برش.
جوش TIG تمیز یکی از زیباترین جوش هایی است که می بینید. این شامل بسیاری از جوش های ریز است که به طور مرتب روی هم قرار گرفته اند و نوعی الگو را در جوش ایجاد می کنند. نباید سرباره یا فرسودگی وجود داشته باشد.
اگر یک مهره صاف دیدید که بسیار پهن است و هیچ الگوی مشخصی برای آن وجود ندارد، پس این یک جوش TIG با کیفیت نیست. شما می خواهید به وضوح آن الگوی جوش های روکش شده را بدون مهره های نامنظم که به نظر می رسد خارج از خط هستند، ببینید. علائم فرسودگی نیز نشان دهنده جوش ضعیف است.
مشخصه های جوش TIG خوب
- جوش های ریز به طور مرتب لایه بندی شده اند
- طرح دار
- از لحاظ بصری جذاب
- بدون سرباره یا فرسودگی
مشخصه های جوش TIG بد:
- پهن بدون الگوی مشخص
- مهره های نامنظم
- نشانه های فرسودگی شغلی
تست های جوشکاری (تشخیص و ارزیابی ناپیوستگی ها)
فقط به این دلیل که یک جوش خوب به نظر نمی رسد به معنای بد بودن آن نیست. برای آزمایش واقعی یک جوش باید یک آزمایش اشعه ایکس، آزمایش مگنافلوکس، آزمایش نفوذ رنگ یا آزمایش اولتراسونیک انجام دهید که به دنبال حفره ها، عدم همجوشی و غیره است.
جوش ها معمولاً بر اساس عملکردی که برای آن در نظر گرفته شده است و در شرایطی مشابه یا شدیدتر از آنچه که سازه های جوش داده شده در میدان با آن مواجه می شوند، آزمایش می شوند. تکنیک های تست عبارتند از:
- تست جوش گاز
- آزمایش جوش فیزیکی
- تست اچ اسید
- تست خم هدایت شده
- تست خم رایگان
- تست اشعه ایکس
- تست خم شدن پشت
- تست شکست نیک
- تست مقاومت کششی
- تست هیدرواستاتیک
- تست ذرات مغناطیسی
- تست اشعه گاما
- تست فلورسنت نافذ
- تست سختی
- تست های Magnaflux
- آزمایشات الکترومغناطیسی
- تست انتشار آکوستیک
- تست فریت
معمولاً مسائل مربوط به جوشکاری یا ناپیوستگی‌های جوش اغلب از طریق بازرسی بصری یافت می‌شوند. با این حال چندین روش بازرسی دیگر مانند اولتراسونیک، رادیوگرافی و غیره وجود دارد.
همچنین، نکته بسیار مهم دیگری که باید به آن توجه کرد این است که این ناپیوستگی ها به کد جوشکاری شده ای بستگی دارد که جزء جوش داده شده تحت آن قرار می گیرد.
از این رو بازرس جوشکاری که قطعه را بازرسی می کند، کیفیت جوش را بر اساس کد و معیارهای جوش تعیین می کند.
اگر یک جوش بد به نظر می رسد لزوماً به معنای بد بودن آن نیست.
می‌خواهید مطمئن شوید که جوش تقریباً صاف روی فلز پایه با تحدب جزئی است. مواظب هر کره مذابی باشید که روی فلز پایه باقی مانده است. اگر توانستید همه چیز را درست انجام دهید، تا-دا جوش خوبی برای خود دارید که در طول زمان ظاهری ثابت خواهد داشت و پروژه شما را به خوبی کنار هم نگه می دارد.
نتیجه
امروزه جوشکاری یکی از حیاتی ترین فرآیندهای ساخت و ساز ما است. این یک مهارت مفید برای هر حرفه ای یا شخصی است که به شما امکان می دهد تقریباً هر چیزی را که می خواهید از فلز بسازید. البته، چیزهای زیادی برای یادگیری وجود دارد، از جمله تفاوت های مختلف بین فرآیندهای مختلف جوشکاری و جوشکاری انواع مختلف فلزات. اما حداقل اکنون می‌توانید تشخیص دهید که آیا به یک جوش خوب در مقابل یک جوش بد نگاه می‌کنید و به دقت کار و پیشرفت خود را بسنجید.
یادگیری تشخیص یک جوش خوب از یک جوش بد به شما کمک زیادی در کار شما خواهد کرد. این مهارت در زمینه های خاصی مانند جوشکاری بهداشتی یا به طور کلی جوشکاری تخصصی بسیار قدردانی می شود. پیروی از بهترین روش ها و نگه داشتن تجهیزات خود در فرم درجه یک مطمئنا به شما کمک خواهد کرد.
